¿Cómo pueden ser negativos los precios de electricidad / electricidad?

Bloomberg muestra este gráfico:

Entiendo que el cuadro anterior significa que a los consumidores realmente se les paga por usar electricidad. (Corrígeme si me equivoco)

Me preguntaba cómo es esto posible? ¿Cómo es el mercado de energía / electricidad especial y diferente de otros mercados? (O tal vez el mercado eléctrico alemán es especial).

Sí, a los clientes que estuvieron expuestos a los precios del mercado mayorista diario se les pagó por usar electricidad.

Es una combinación de varios factores diferentes que hacen que el mercado eléctrico mayorista diario sea especial.

En primer lugar , muy pocos consumidores de electricidad participan directamente. Por lo tanto, el lado de la demanda es muy ilíquido, con muy baja elasticidad a corto plazo, y rápidamente se vuelve perfectamente inelástico.

En segundo lugar , hay muy poco tiempo de arbitraje. El mercado de la electricidad a las 0500 y el mercado a las 1500 son dos mercados separados: hay muy pocos árbitros que pueden comprar a las 0500 y vender a las 1500. Esto se debe a que hasta hace poco, había muy pocas recompensas por hacerlo (más sobre esto, más abajo )

En tercer lugar , hay varios proveedores para quienes reducir el suministro incurriría en gastos: por lo tanto, para fines de compensación del mercado, tienen costos marginales negativos a corto plazo. Hay dos formas en que puede suceder.

1. generadores convencionales muy inflexibles (generalmente nucleares) simplemente no pueden aumentar o disminuir su producción cada hora o dos, sin incurrir en costos de mantenimiento.

2. generadores con contratos que les permiten vender toda su producción a un precio positivo previamente especificado: necesitarían que los precios al por mayor fueran negativos en más de esa cantidad, para que valiera la pena reducir su producción.

Alemania ahora tiene una combinación tan alta de esos dos tipos de generadores, que hay momentos en que su producción combinada es mayor que el consumo interno, y es cuando los precios se vuelven negativos.

En cuarto lugar , aunque Alemania comparte una red con muchos otros países de Europa continental, las oportunidades de arbitraje espacial son muy limitadas, porque la generación alemana total es mucho más grande que la capacidad de potencia de interconexión con el resto de la red: de modo que la capacidad de interconexión limita estrictamente cantidad de energía que puede ser arbitrada con otros países dentro de una hora comercial determinada.

Finalmente , aunque parezca extraño, estos precios negativos son algo bueno. Son una condición temporal que solo durará un período de transición, ya que los mercados de electricidad descarbonizarán. En este momento, tenemos redes de transmisión y estructuras de mercado que fueron diseñadas y construidas alrededor de proveedores excesivamente contaminantes como el carbón y el gas. Tenemos que detener esa contaminación, el costo de la misma excede los beneficios. Entonces, la industria tiene que cambiar estructuralmente, y los mercados y las redes también tendrán que cambiar.

Los generadores alimentados con carbón y gas han sido muy útiles para los mercados en el día, porque pueden cambiar rápidamente la cantidad que suministran. Por lo tanto, la casi ausencia de participación del lado del consumo no ha sido un problema en absoluto, hasta hace poco, y por qué las recompensas para los árbitros eran bajas. Pero ahora, hay un número creciente de horas cuando esos generadores muy flexibles ya no dominan el mercado.

A medida que avanzamos hacia una red que ya no tiene esa capacidad de respuesta del lado de la oferta, necesitamos la capacidad de respuesta de los nuevos árbitros y del lado de la demanda. El período de fijación de precios negativos proporciona fuertes incentivos para que los nuevos participantes del mercado se presenten. Y, a medida que más y más de esos nuevos participantes ingresen al mercado, los precios negativos serán cada vez más raros.

Entonces esto no es solo Alemania. Ha sucedido, y sucederá, en otros lugares también.

Como muchos han dicho antes que yo, no puedes simplemente tirar la electricidad si produces demasiado; tiene que ir a algún lado. Si pone más potencia en el sistema que la resistencia (o consumo) en el sistema, es como girar su bicicleta más rápido mientras baja en bicicleta, los generadores comienzan a girar más rápido y la frecuencia aumenta por encima de 50 Hz.

El segundo problema es que muchas plantas de energía simplemente no pueden apagarse. Las plantas de energía nuclear tardan días en apagarse, las plantas de carbón, horas. Ellos, por lo tanto, están dispuestos a pagar casi infinitamente para evitar tener que apagarse por períodos cortos.

Aquí hay una gráfica de las curvas de oferta en Nord Pool (el mercado de electricidad para Noruega, Suecia, Dinamarca, Finlandia, Estonia, Lituania y Letonia) hace dos semanas, cuando el precio era especialmente bajo, solo 4.1 EUR / MWh, durante una hora , 4am, de noche.

Puede ver que más de 22 000 MW (MWh / h) de la energía provista está dispuesta a producir energía sin importar cuán negativos se vuelvan los precios. Alrededor de 10 000 MW de esta energía nuclear. El resto probablemente sea carbón, algunas otras centrales térmicas de respuesta lenta y algunos productores que no se molestarán en ajustar su producción (pequeñas centrales eléctricas, etc.).

California. 10 000 de la potencia proporcionada, 6200 MW de los cuales son eólicos, ofertan alrededor de 0 EUR / MWh. Dado que es imposible almacenar energía, los productores eólicos y los productores de energía hidroeléctrica sin reservorios están dispuestos a vender por nada, sin embargo, pueden apagarse rápidamente si los precios se vuelven negativos. California. 30 000 MW de la energía suministrada son energía regulable, principalmente gas e hidroenergía de embalses, que ofertan alrededor de 25–50 EUR / MWh.

Observe también cuán insensibles son los consumidores a los precios. La demanda es un poco más alta si el precio se vuelve negativo, pero es casi nada, solo ca. 1000 MW.

En el caso extremo de que los precios caigan por debajo de 22 000 MW, se puede ver fácilmente cómo los precios bajarían extremadamente. En el mercado nórdico (*) donde gran parte de la producción es hidroeléctrica regulable, esto es muy poco probable.

Precio spot y poder, así en Alemania Diciembre 2017

El problema en Alemania es doble. Primero, tienen muchos más productores nucleares, de carbón, pequeños productores de energía y otras fuentes de energía no reguladas, que en el mercado nórdico. Entonces, cuando la demanda de energía es baja y el viento comienza a soplar repentinamente y genera el 80% de la energía necesaria, como lo hizo en la víspera de Navidad de 2017 (ver Gráfico), obtienes demasiada energía.

Sin embargo, normalmente esperaría que los productores de energía eólica apaguen sus turbinas, cuando el precio se vuelva negativo. El problema es, tal como lo he entendido, que a los productores renovables se les garantiza un precio mínimo por cada unidad de energía producida. Entonces, en lugar de ofertar 0 EUR / MWh, también ofertan precios negativos infinitos. Solo cuando el precio spot es negativo durante más de seis horas, los productores de energía renovable ya no tienen garantizado el precio mínimo.

(*) Para algunas áreas de precios individuales en el mercado nórdico, como Danmark, es más probable con precios negativos. Sin embargo, los datos sobre curvas de oferta para áreas de precios industriales no están disponibles públicamente.

Básicamente, los precios negativos reflejan que se produce más electricidad de la que pide el mercado. En todos los demás mercados, esto no es un problema, ya que puede negarse a vender, pero para la electricidad, debe haber un equilibrio. No puede acumular electricidad en un almacén.

Entonces, para dar un poco de información de fondo, tomemos Nord Pool Spot como ejemplo: todos los días, a los 12 CET, los proveedores y consumidores ofrecen a Nord Pool Spot ofertas sobre lo que pueden vender y comprar la electricidad por MWh al día siguiente (desde 00 : 00). Enlace a Nord Pool Spot

Estas ofertas de los proveedores se pueden dividir en varios bits. Que es (en aumento de precio): producción forzada, energía eólica, gas, petróleo y carbón. Uno puede pensar en esto como que los proveedores primero venden la electricidad de la producción forzada, luego la energía eólica, etc. Cuanto más caro es para los proveedores producir, mayor es el costo por MWh.

La energía eólica es el punto cero. Una vez que el molino está levantado, es (por simplicidad) de uso gratuito, y puede apagarlo si es necesario. En otras palabras, regalar energía eólica es una oportunidad perdida, pero no incluye costos adicionales para el proveedor.

En lo negativo, tenemos la producción forzada, esto puede provenir de @EnergyNumbers, tercer punto. Si es más costoso reducir la producción de una planta que pagarle a alguien para que se la lleve, preferiría hacer esto.

Algo que no se menciona es que las plantas también suelen proporcionarle agua caliente. Sin embargo, en plantas más antiguas, el generador siempre está acoplado a la salida de la planta. Por lo tanto, a veces tienen que encender una planta para producir agua caliente y, por lo tanto, también energía eléctrica al mismo tiempo, lo que les da una producción forzada. A menudo, el uso es lo suficientemente alto como para tomar la producción forzada, pero a veces este no es el caso y tendrá precios negativos.

Esto refleja el problema del almacenamiento de electricidad. Con la mayoría de los demás productos, hay alguna forma de almacenarlos antes de futuras necesidades, pero en general esta opción no está tan disponible con electricidad.

Por supuesto, el almacenamiento es posible. Tradicionalmente, esto ha sido en forma de almacenamiento hidroeléctrico bombeado , donde la electricidad "gratuita" se utiliza para bombear el agua cuesta arriba. En general, hay otras formas de almacenamiento posibles , y Tesla planea contribuir con sus proyectos Powerwall y Powerpack .

Cuando el almacenamiento en la red se generaliza, es posible que ya no ocurran picos negativos en el precio de la electricidad. Todavía se producirán picos de precios, pero el almacenamiento puede limitar cuán extremos son esos picos, tanto en direcciones positivas como negativas. Por el momento, sin embargo, son esos picos negativos los que permiten que los esquemas de hidrocarburos bombeados bastante ineficientes sean rentables.